高三化学教案：化学反应速率

【解析】

(1)根据△H ==H(产物)—H(反应物)得，△H ==2×(—258.8kJ•mol—1)+0—2×(—191.2kJ•mol—1)===　—135.2kJ•mol—1。

(2)在298K时，△H—T△S=—135.2kJ•mol—1-(298K×10—3×57.16kJ•mol—1•K—1) ==　—152.23 kJ•mol—1<0

∴该反应在常温下可自发进行。

温度达到2000K，且假定焓变和熵变不随温度变化而变化，△H—T△S=—135.2kJ•mol—1-(2000K×10—3×57.16kJ•mol—1•K—1)==　—249.52kJ•mol—1<0

故△S>0、△H<0时，仅从符号上进行分析，无论温度如何变化，恒有△H—T△S<0，故化学反应的方向——所有温度下反应均能自发进行。

3.第Ⅲ象限符号为“—、—”(△S<0、△H<0)时化学反应的方向——低温下反应可以自发进行

【例3】常温下氢氧化亚铁与空气中的氧气及水有可能发生反应，即：

4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)，已知该反应在298K时的△H== —444.3 kJ•mol—1，△S==　—280.1 J•mol—1•K—1

试问该反应在常温下是否自发进行?

【解析】

根据△H—T△S=—444.3 kJ•mol—1—298K×10-3×(—280.1 kJ•mol—1•K—1)== —360.83 kJ•mol—1<0，故298K时反应可自发进行。

由于焓变和熵变的作用相反，且二者相差悬殊，焓变对反应的方向起决定性作用，故反应可自发进行。

假定温度达到2000K，则△H—T△S=—444.3 kJ•mol—1—2000K×10-3×(—280.1 kJ•mol—1•K—1)=115.9 kJ•mol—1>0，反应不能自发行。即高温下反应不能自发进行。

4.第Ⅳ象限符号为“—、+”(△S<0、△H>0)时化学反应的方向——所有温度下反应均不能自发进行

【例4】CO(g)=C(s，石墨)+1/2O2(g)，其△H=110.5 kJ•mol—1△S==　—89.36J•mol—1•K—1，试判断该反应在298K和2000K时反应是否自发进行?

【解析】

298K时，△H—T△S=110.5 kJ•mol—1—298K×10—3×(—89.36kJ•mol—1•K—1) ==137.13 kJ•mol—1>0，故298K时反应不能自发进行。

2000K时，△H—T△S=110.5 kJ•mol—1—2000K×10—3×(—89.36kJ•mol—1•K—1) ==289.22 kJ•mol—1>0，故2000K时，反应也不能自发进行。

事实上，△S<0、△H>0时，仅从符号上进行分析，无论温度如何变化，恒有△H—T△S>0，故化学反应的方向——所有温度下反应均不能自发进行。

从以上四个象限的情况来看，交叉象限的情况相反相成，第Ⅰ象限(高温下反应自发进行)和第Ⅲ象限(低温下反应自发进行)相反相成，第Ⅱ象限(所有温度下均可自发进行)和第Ⅳ象限(所有温度下反应均不能自发进行)相反相成。分析化学反应的方向的热力学判据是△H—T△S<0，而这个判据是温度、压强一定的条件下反应自发进行的趋势，并不能说明反应能否实际发生，因为反应能否实际发生还涉及动力学问题。

第3课时 化学反应的限度

1.可逆反应：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。在可逆反应中使用“ ”。

2.化学平衡(状态)：

(1)概念：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。

(2)特征：

①逆：化学平衡研究的对象是可逆反应。

②等：V(正)==V(逆)≠0

③动：化学平衡是动态平衡。虽然V(正)==V(逆)，但正、逆反应仍在进行。

④定：反应物和生成物的浓度保持一定。

⑤变：外界条件改变，平衡也随之改变。

3.化学平衡常数：

(1)概念：对于一定条件下的可逆反应(aA+bB cC+dD)，达到化学平衡时，生成物浓度的乘幂的乘积与反应物浓度的乘幂的乘积之比为一常数，记作Kc，称为化学平衡常数(浓度平衡常数)。

(2)数学表达式：

如果反应物和生成物均为气体，当达到化学平衡时，将由各物质平衡分压算得的平衡常数称为压强平衡常数。即

浓度平衡常数和压强平衡常数均称为化学平衡常数。

(3)意义：平衡常数的大小化学反应可能进行的程度(即反应限度);平衡常数的数值越大，说明反应进行得越完全。

(4)影响因素：只与温度有关，而与浓度无关。

4.平衡转化率：对于可逆反应aA+bB cC+dD，反应物A的平衡转化率可以表示为：

α(A)==(c0(A)- [A])/c0(A)×100%

5. 反应条件对化学平衡的影响

(1)化学平衡移动：一定条件下的可逆反应达到平衡状态以后，反应条件改变，平衡混合物中各组分的浓度也随之发生改变而达到新的平衡状态，这种由一个平衡达到新的平衡的过程称为化学平衡移动。

(2)反应条件对化学平衡的影响

①改变温度：

升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。

降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。

②改变浓度：

若Qc

若Qc>Kc，化学平衡逆向(向左)移动。

③改变压强：

若Qp

若Qp>Kp，化学平衡逆向(向左)移动。

(3)勒夏特列原理：在封闭体系中，如果只改变平衡体系中的一个条件时，平衡将向减弱这个条件改变的方向移动。

【例1】(2010天津卷，10)

(14分)二甲醚是一 种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物(水煤气)合成二甲醚。

请回答下列问题：

⑴ 煤的气化的主要化学反应方程式为：___________________________。

⑵ 煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为：________________________________________。

⑶ 利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：

① 2H2(g) + CO(g) CH3OH(g);ΔH = -90.8 kJ•mol-1

② 2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g);ΔH= -23.5 kJ•mol-1

③ CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g);ΔH= -41.3 kJ•mol-1

总反应：3H2(g) + 3CO(g) CH3OCH3(g ) + CO2 (g)的ΔH= ___________;

一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是__________(填字母代号)。

a.高温高压 b.加入催化剂 c.减少CO2的浓度

d.增加CO的浓度 e.分离出二甲醚

⑷ 已知反应②2CH3OH(g) CH3OCH3(g) + H2O(g)某温度下的平衡常数为400 。此温度下，在密闭容器中加 入CH3OH ，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：

物质 CH3OH CH3OCH3 H2O

浓度/(mol•L-1) 0.44 0.6 0.6

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